สถานีย่อยดิจิตอล แนวทางการนำไปปฏิบัติ

⁰

ดิจิทัล

สถานีย่อย

ดิจิทัล

สถานีย่อย

การควบคุมแบบโต้ตอบของสถานีย่อยต้องการระบบผ่านแผงควบคุมอุตสาหกรรมแบบสัมผัส

ขั้วต่อป้องกันไมโครโปรเซสเซอร์และอัตโนมัติ มิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้า รองรับโปรโตคอล IEC 61850

หม้อแปลงกระแสและแรงดันไฟฟ้าแบบดั้งเดิมพร้อมอุปกรณ์เชื่อมต่อบัส

การวัด การควบคุม และการส่งสัญญาณถูกนำไปใช้ในระบบ SCADA ที่ควบคุมผ่านคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมด้วยแผง HMI แบบสัมผัส

สถานีย่อยดิจิทัลคืออะไร?

นี่คือสถานีย่อยที่ติดตั้งอุปกรณ์ดิจิทัลที่ซับซ้อนซึ่งรับประกันการทำงานของการป้องกันรีเลย์และระบบอัตโนมัติ การวัดค่าไฟฟ้า ระบบควบคุมกระบวนการอัตโนมัติ และการลงทะเบียนเหตุการณ์ฉุกเฉินตามโปรโตคอล IEC 61850

การนำ IEC 61850 ไปใช้ทำให้สามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์เทคโนโลยีทั้งหมดของสถานีย่อยด้วยเครือข่ายข้อมูลเดียว ซึ่งไม่เพียงแต่ส่งข้อมูลจากอุปกรณ์วัดไปยังการป้องกันรีเลย์และเทอร์มินัลอัตโนมัติเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสัญญาณควบคุมด้วย

มีโซลูชันพิเศษให้เลือกใช้งานแล้ว

มาตรฐาน IEC 61850 เป็นที่รู้จักกันดีในสถานีย่อยที่มีระดับแรงดันไฟจ่าย 110 kV ขึ้นไป เรานำเสนอโซลูชันสำหรับการใช้งานมาตรฐานนี้ในคลาส 35 kV, 10 kV และ 6 kV

เหตุใดสถานีย่อยดิจิทัลจึงมีความจำเป็น?

ลดเวลาการออกแบบลง 25%

ประเภทของวงจรและโซลูชั่นการทำงาน การลดจำนวนวงจรการทำงานและแถวเทอร์มินัลในช่องรีเลย์ของเซลล์

ลดปริมาณการติดตั้งและการว่าจ้างงานลง 50%

มีการใช้สารละลายสำเร็จรูปสูง โรงงานติดตั้งอุปกรณ์สวิตช์เกียร์สำหรับวงจรหลักและวงจรเสริม มีการวางการเชื่อมต่อระหว่างตู้ของระบบปัจจุบันในการดำเนินงานมีการติดตั้งระบบควบคุมกระบวนการอัตโนมัติและระบบจ่ายไฟอัตโนมัติ ดำเนินการกำหนดพารามิเตอร์ การกำหนดค่า และการทดสอบการป้องกันรีเลย์และระบบอัตโนมัติ

ลดต้นทุนการบำรุงรักษาลง 15%

การเปลี่ยนจากการบำรุงรักษาตามกำหนดเวลาตามเวลาเป็นการบำรุงรักษาตามสภาพอุปกรณ์ผ่านการวินิจฉัยสภาพอุปกรณ์แบบออนไลน์ ซึ่งจะช่วยลดจำนวนการเข้าเยี่ยมของพนักงานเพื่อดำเนินการบำรุงรักษาตามปกติ

การสลับการทำงาน 100% ดำเนินการจากระยะไกลด้วยการตรวจสอบวิดีโอการทำงาน

การรวมระบบทั้งหมดลงในพื้นที่ดิจิทัลเดียวอย่างง่ายดายช่วยให้คุณจัดการสถานีย่อยได้อย่างปลอดภัยและรวดเร็ว พร้อมทั้งรวมเข้ากับระบบควบคุมกระบวนการอัตโนมัติของระดับอื่น ๆ

มันทำงานอย่างไร?

สถานีย่อยดิจิทัล IEC 61850

ลูกค้าได้รับมาพร้อมกับสถานีย่อยหม้อแปลงไฟฟ้าแบบดิจิทัลที่สมบูรณ์ซึ่งพร้อมใช้งานจากโรงงาน 100% รวมถึงระบบสถานีย่อยหลักทั้งหมด: ระบบควบคุมกระบวนการอัตโนมัติ ระบบจ่ายไฟอัตโนมัติ และระบบจ่ายไฟ

สวิตช์เกียร์ สวิตช์เกียร์ "คลาสสิก" มีสถาปัตยกรรมสมัยใหม่และในแง่ของการออกแบบและพารามิเตอร์การปฏิบัติงาน ตอบสนองความต้องการที่ทันสมัยทั้งหมดในระดับสูงสุด ด้วยตารางไดอะแกรมวงจรหลักที่มีตารางกว้าง ทำให้การออกแบบและการใช้งานสวิตช์เกียร์มีความยืดหยุ่นสูง

เซลล์สวิตช์เกียร์ 10 kV ทั้งหมดที่ติดตั้งในสถานีย่อยมีการติดตั้งไดรฟ์ไฟฟ้าสำหรับตัวตัดการเชื่อมต่อกราวด์และส่วนประกอบเทปคาสเซ็ตแบบยืดหดได้พร้อมสวิตช์

โมดูล SKP เป็นภาชนะไฟฟ้าพิเศษที่มีฉนวน ติดตั้งระบบแสงสว่าง ระบบทำความร้อนและระบายอากาศ และอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ติดตั้งอยู่ภายใน

โมดูลเหล่านี้มีความพร้อมของโรงงานสูงโดยใช้เวลาในการติดตั้งและทดสอบเดินเครื่องสั้น ซึ่งเมื่อรวมกับความต้านทานการกัดกร่อนสูงและความสามารถในการทำงานในสภาพภูมิอากาศที่รุนแรง ทำให้โมดูลเหล่านี้ขาดไม่ได้ในการก่อสร้างสถานีย่อยหม้อแปลงไฟฟ้าที่สมบูรณ์

■ อาคารแบบโมดูลาร์ไม่ต้องการการบำรุงรักษาตลอดอายุการใช้งาน

■ โรงงานผลิตรับประกันการป้องกันการกัดกร่อนและการทาสีตลอดอายุการใช้งาน

■ อาคารโมดูลาร์มีกำลังสูญเสียความร้อนไม่เกิน 4 กิโลวัตต์ในการทำงานปกติ (อุณหภูมิภายนอก-40 °C อุณหภูมิภายใน +18 °C) และ 3 kW ในโหมดประหยัดพลังงาน (อุณหภูมิภายนอก -40 °C อุณหภูมิภายใน +5 °C)

โมดูล SKP ทำจากโลหะพร้อมการเคลือบอะลูมิเนียม-สังกะสี (Al-55%-Zn-45%) ซึ่งรับประกันการป้องกันการกัดกร่อนตลอดอายุการใช้งานของโมดูล

มันทำงานอย่างไร?

สถานีย่อยดิจิทัล IEC 61850

ตู้สวิตช์เกียร์มีการติดตั้งการป้องกันไมโครโปรเซสเซอร์และเทอร์มินัลระบบอัตโนมัติ รวมถึงตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล การแปลงสัญญาณอะนาล็อกเป็นดิจิตอลจะไม่ขยายเกินขอบเขตของตู้สวิตช์เกียร์ตัวเดียว

สำหรับการทำงานของการป้องกันความล้มเหลวของเบรกเกอร์ จำเป็นต้องมีการสื่อสารระหว่างเทอร์มินัล ZMN, AVR, LZSh, การป้องกันส่วนโค้ง, DZT, OBR ด้วยโปรโตคอล IEC 61850 สัญญาณทั้งหมดระหว่างเทอร์มินัลจะถูกส่งผ่านสายเคเบิลออปติคอลหรือสายเคเบิลอีเธอร์เน็ตหนึ่งเส้น ด้วยวิธีนี้ การสื่อสารระหว่างตู้จะเกิดขึ้นผ่านช่องทางดิจิทัลเท่านั้น ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการเชื่อมต่อวงจรแบบเดิม

การใช้สายเคเบิลออปติคัลหรืออีเทอร์เน็ตแทนสายสัญญาณทั่วไปจะช่วยลดระยะเวลาและต้นทุนของการหยุดทำงานของสถานีย่อยในระหว่างการสร้างอุปกรณ์รองขึ้นใหม่ และสร้างโอกาสในการกำหนดค่าการป้องกันรีเลย์และระบบอัตโนมัติใหม่ได้ง่ายและรวดเร็ว

สัญญาณแยกส่วนใหญ่ที่ส่งระหว่างอุปกรณ์ป้องกันรีเลย์และอุปกรณ์อัตโนมัติส่งผลโดยตรงต่อความเร็วของการกำจัดเหตุฉุกเฉิน ดังนั้นการส่งสัญญาณจึงดำเนินการโดยใช้โปรโตคอล IEC 61850-8.2 (GOOSE) ซึ่งมีลักษณะเด่นคือมีประสิทธิภาพสูง

เวลาในการส่งข้อมูล GOOSE หนึ่งแพ็กเก็ต

ข้อความไม่เกิน 0.001 วินาที

ตอนนี้

การถ่ายโอนการวัดและสัญญาณแยกจากอุปกรณ์ป้องกันรีเลย์และอุปกรณ์อัตโนมัติไปยังระบบควบคุมกระบวนการอัตโนมัติจะดำเนินการผ่านโปรโตคอล MMS (โดยใช้บริการการรายงานแบบบัฟเฟอร์และไม่มีบัฟเฟอร์) เมื่อระบบส่งสัญญาณทางไกลและมาตรวัดทางไกลทำงาน ข้อมูลจำนวนมากจะถูกส่งไป เพื่อลดภาระบนเครือข่ายข้อมูลจึงใช้โปรโตคอล MMS ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือความกะทัดรัดของข้อมูลที่ส่ง

มันทำงานอย่างไร?

โปรโตคอลการถ่ายโอนข้อมูล IEC 61850 ช่วยให้สามารถวินิจฉัยอุปกรณ์และระบบทั้งหมดที่ติดตั้งที่สถานีย่อยแบบเรียลไทม์ได้ หากตรวจพบการเบี่ยงเบนไปจากโหมดการทำงานปกติ ระบบจะเปิดใช้งานวงจรสำรองโดยอัตโนมัติ และเจ้าหน้าที่ปฏิบัติการจะได้รับข้อความที่เกี่ยวข้อง

ระบบจะวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้รับและสร้างคำแนะนำในการบำรุงรักษาอุปกรณ์ ซึ่งช่วยให้คุณเปลี่ยนหลักการทำงานจากการบำรุงรักษาเชิงป้องกันตามกำหนดเวลาปกติเป็นการทำงานเมื่อเกิดความผิดปกติได้ หลักการทำงานนี้ทำให้สามารถลดต้นทุนบุคลากรในการบำรุงรักษาอุปกรณ์ได้

ด้วยโปรโตคอล IEC 61850 พร้อมอินเทอร์เฟซมาตรฐานเมื่อออกแบบสถานีย่อยจึงสามารถใช้อุปกรณ์จากผู้ผลิตรายใดก็ได้ที่รองรับโปรโตคอลนี้ สถานีประมวลผลกลางมีความสามารถในการรวมเข้ากับระบบควบคุมกระบวนการอัตโนมัติระดับบนสุดได้อย่างง่ายดาย

มันทำงานอย่างไร?

สถานีย่อยดิจิทัล IEC 61850

สถานีย่อยดิจิทัล ETZ Vector ใช้การควบคุมทางไกลเต็มรูปแบบของอุปกรณ์สวิตชิ่งทั้งหมดของการเชื่อมต่อ: เบรกเกอร์, องค์ประกอบที่ถอดได้, สวิตช์กราวด์ ดังนั้นการควบคุมสถานีย่อยอย่างสมบูรณ์จึงดำเนินการจากระยะไกลซึ่งจะเพิ่มความปลอดภัยของบุคลากรอย่างมาก

การรวบรวมข้อมูลจากสถานีย่อยทั้งหมดและการควบคุมอุปกรณ์สวิตชิ่งแบบเรียลไทม์ดำเนินการโดยใช้ระบบ Scada ซึ่งรวมอยู่ในแพ็คเกจพื้นฐานของสถานีย่อยดิจิทัล ETZ Vector ทั้งหมด

เวิร์กสเตชันอัตโนมัติมีไว้สำหรับบุคลากรปฏิบัติการที่สถานีย่อยและ/หรือที่ศูนย์ควบคุม ระบบ Scada ช่วยให้คุณเห็นภาพสัญญาณและเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในสถานีย่อย และให้ข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับการเตือนหรือเหตุการณ์ในจอแสดงผลกราฟิก

นอกจากนี้ หนึ่งในฟังก์ชั่นของระบบ Scada คือการถ่ายทอดภาพวิดีโอจากกล้องที่ติดตั้งในช่องเซลล์ ซึ่งช่วยให้คุณตรวจสอบสภาพของอุปกรณ์สวิตช์ได้

ระบบ Scada สามารถทำงานร่วมกับระบบซอฟต์แวร์ระดับบนสุดได้อย่างง่ายดาย ดังนั้นจึงไม่ใช่เรื่องยากที่จะรวมสถานีย่อยไว้ในพื้นที่ดิจิทัลแห่งเดียวของย่านพลังงาน

สถานีย่อยดิจิทัลเรียกว่าองค์ประกอบหลักในการสร้างกริดอัจฉริยะ ซึ่งเป็นหัวข้อที่เพิ่งได้รับความนิยมเพิ่มมากขึ้น นี่เป็นวิธีการอัตโนมัติที่ก้าวหน้าและเป็นที่ยอมรับในระดับสากล ซึ่งช่วยแก้ปัญหาการจัดการสิ่งอำนวยความสะดวกด้านพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ และเปลี่ยนรูปแบบให้เป็นรูปแบบดิจิทัลโดยสิ้นเชิง ด้วยการรวมเทคโนโลยีนี้เข้ากับระบบอัตโนมัติของสถานีย่อย บริษัทผู้ผลิตได้รวมประสบการณ์มากกว่าสิบปีในการผลิตหม้อแปลงไฟฟ้ากระแสตรงและแรงดันไฟฟ้าแบบ "ไม่ดั้งเดิม" เข้ากับเทคโนโลยีการสื่อสารล่าสุด และทำให้สามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงหลักเข้ากับ อุปกรณ์ป้องกันรีเลย์และอุปกรณ์อัตโนมัติ (RPA) สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ถึงความน่าเชื่อถือและความพร้อมใช้งานของระบบที่เพิ่มขึ้น รวมถึงการเพิ่มประสิทธิภาพของวงจรทุติยภูมิที่สถานีย่อย

บริษัทชั้นนำในอุตสาหกรรมนี้ยังคงพัฒนาเทคโนโลยีนี้ต่อไป และดังที่ผู้เชี่ยวชาญสังเกตว่า การร่วมมือกันมีคุณค่าเป็นพิเศษ เมื่อพิจารณาจากความสำคัญและขนาดของงาน ผู้เชี่ยวชาญระบุ เป็นไปไม่ได้ที่บริษัทใดบริษัทหนึ่งจะดำเนินโครงการที่มีความสำคัญเชิงกลยุทธ์นี้สำหรับอุตสาหกรรม ในความเห็นของพวกเขา เวลาที่เทคโนโลยีเหล่านี้ทั้งหมดเป็นความลับทางการค้าได้ผ่านไปแล้วและมีชุมชนที่แท้จริงสำหรับการติดตั้งสถานีย่อยดิจิทัลซึ่งส่งเสริมเทคโนโลยีนี้ในทุกทิศทาง

การยืนยันคำเหล่านี้เป็นข้อตกลงระหว่างอัลสตอมและซิสโก้ซึ่งตกลงที่จะร่วมกันพัฒนาโซลูชั่นสำหรับระบบอัตโนมัติที่ปลอดภัยของสถานีย่อยดิจิทัล โซลูชันเหล่านี้จะใช้เราเตอร์และสวิตช์สำหรับสถานีย่อย Cisco Connected Grid ในการออกแบบที่ปลอดภัย พร้อมด้วยความสามารถด้านการสื่อสารขั้นสูงและฟังก์ชันความปลอดภัยของข้อมูล และระบบควบคุม Alstom DS Agile สำหรับระบบอัตโนมัติของสถานีย่อย

สิ่งนี้จะนำประสิทธิภาพการสื่อสาร IP ไปสู่ระดับใหม่และรับประกันการบูรณาการความปลอดภัยของข้อมูล การตรวจสอบและการจัดการแบบกระจาย จากโซลูชันนี้ ศูนย์การถ่ายโอนข้อมูลและการกระจายพลังงานได้ถูกสร้างขึ้นภายในกรอบของสถาปัตยกรรมโครงข่ายไฟฟ้าสมัยใหม่

โซลูชันช่วยให้คุณสามารถจัดการการเข้าถึงทรัพยากรที่สำคัญของผู้ใช้ ตรวจจับและกำจัดการโจมตีทางอิเล็กทรอนิกส์ที่เป็นไปได้ในโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายทั้งหมด สถาปัตยกรรมสถานีย่อยดิจิทัลมีฟังก์ชันการจัดการความปลอดภัยที่ครอบคลุมตามคำแนะนำของ NIST (สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ) และ IEC (International Electrotechnical Commission)

ตามที่ Cisco ตั้งข้อสังเกตไว้ วิธีสถาปัตยกรรมแบบหลายชั้นที่ใช้จะช่วยให้มั่นใจได้ถึงการปรับใช้ระบบอัตโนมัติของสถานีย่อยอย่างเหมาะสมที่สุด และจะช่วยให้การออกแบบที่มีประสิทธิภาพเพื่อนำโซลูชันไปใช้ ช่วยให้การออกแบบโครงสร้างพื้นฐานการสื่อสารเป็นเรื่องง่าย และบูรณาการเข้ากับฟังก์ชันความปลอดภัยและการควบคุมที่สำคัญต่อภารกิจ การตรวจสอบสินทรัพย์ และอุปกรณ์การจัดการโครงข่ายไฟฟ้า คุณสมบัติอัจฉริยะช่วยให้คุณติดตามความสามารถในการรับน้ำหนักได้อย่างใกล้ชิดและใช้งานอุปกรณ์ไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด

วิธีการทางสถาปัตยกรรมแบบหลายชั้นจะช่วยให้การสื่อสารแบบใช้สายและไร้สายได้รับการสนับสนุนบนเครือข่ายแบบรวมศูนย์เดียว ในขณะที่ไซต์งานสามารถใช้โปรแกรมการบำรุงรักษาเชิงรุกที่ขยายเวลาทำงานของอุปกรณ์และลดต้นทุนการบำรุงรักษาอุปกรณ์ เครือข่ายสถานีย่อยรองรับมาตรฐานการสื่อสารที่มีอยู่และใหม่ (เช่น IEC 61850) รวมถึงการจัดลำดับความสำคัญของการควบคุมการส่งข้อมูลเหนือการรับส่งข้อมูลอื่น

ข้อได้เปรียบหลักของสถานีย่อยดิจิทัลอยู่ในสาขาเศรษฐศาสตร์: ต้นทุนการสร้างและต้นทุนการดำเนินงานลดลง ประหยัดได้โดยการลดพื้นที่ที่จำเป็นในการค้นหาสถานที่ ลดจำนวนอุปกรณ์ (เช่น โดยรวมอุปกรณ์ต่างๆ เข้าด้วยกัน) และส่งผลให้ต้นทุนงานติดตั้งลดลงด้วย

เป็นผลให้ค่าใช้จ่ายในการควบคุมสถานีย่อยอัตโนมัติจะไม่เกิน 15 เปอร์เซ็นต์ของต้นทุนการก่อสร้างและการเตรียมอุปกรณ์หลัก จากมุมมองความน่าเชื่อถือ สถานีย่อยดิจิทัลจะได้รับประโยชน์จากองค์ประกอบจำนวนน้อยกว่าและการใช้เครื่องมือตรวจสอบและวินิจฉัย

ผู้เชี่ยวชาญประเมินโอกาสในการแนะนำเทคโนโลยีนี้ในรัสเซียอย่างไร มีบริษัทจำนวนมากที่อ้างว่าตนมีอุปกรณ์ที่จำเป็น เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยี และมีความสามารถที่จำเป็น แต่ตามปกติแล้ว ขั้นตอนการปฏิบัติน้อยกว่าปกติ คำถามอีกประการหนึ่งคือทางเลือกระหว่างข้อเสนอในประเทศและต่างประเทศ ตามที่ผู้เชี่ยวชาญของ FGC UES กล่าวว่าการประนีประนอมเป็นสิ่งจำเป็นเมื่อ “คุณสามารถยอมรับการตัดสินใจของแบรนด์ได้ และในฐานะตัวเลือกสำรอง การพัฒนาภายในประเทศที่เสนอให้กับตลาด” ยิ่งไปกว่านั้น หากไม่มีองค์ประกอบของกฎระเบียบด้านการบริหารในส่วนของ Federal Grid Company กระบวนการนี้จะไม่ประสบความสำเร็จ

อย่างไรก็ตามในรัสเซียกระบวนการแนะนำสถานีย่อยดิจิทัลได้เริ่มต้นขึ้นอย่างแน่นอนตามที่เห็นได้จากการประชุมฝ่ายบริหารของ Alstom และ JSC Russian Grids ซึ่งอุทิศตนเพื่อหารือเกี่ยวกับโครงการในปัจจุบันและอนาคตของสถานีย่อยดิจิทัล ในนามของ Rosseti ผู้อำนวยการทั่วไป Oleg Budargin ได้เข้าร่วมการประชุม ซึ่งบ่งบอกถึงความสำคัญของประเด็นนี้สำหรับบริษัท

สำหรับอัลสตอมนั้น มีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในการใช้เทคโนโลยีระบบไฟฟ้าอัจฉริยะที่มีโครงข่ายแบบปรับอัตโนมัติ ปัจจุบัน บริษัท กำลังมีส่วนร่วมในการดำเนินโครงการสถานีย่อยดิจิทัลแห่งแรกในรัสเซียโดยใช้สถานีย่อย Nadezhda 220 kV ซึ่งเป็นสาขาของ JSC FGC UES MES ของ Urals อัลสตอมเป็นผู้จัดหาอุปกรณ์และติดตั้งตัวควบคุมช่องที่รองรับ IEC 61850‑9‑2 LE, ระบบป้องกันรีเลย์ และระบบควบคุมกระบวนการแบบอัตโนมัติ และจะดำเนินการทดสอบการใช้งานด้วย

ปัจจุบัน โครงการสถานีย่อยดิจิทัลหลายแห่งกำลังดำเนินอยู่ในรัสเซีย เช่น ไซต์ทดสอบนำร่อง "สถานีย่อยดิจิทัล" ที่ใช้ "STC FGC UES" สถานีย่อย 500 kV "Nadezhda" ที่ใช้เครือข่าย Urals Main Electric Networks ตลอดจน กลุ่ม “เอลกาวอล”

อย่างไรก็ตาม ตามที่ผู้เชี่ยวชาญระบุ องค์ประกอบที่สำคัญที่สุดยังคงขาดหายไปในเรื่องนี้ - วิธีการออกแบบแบบเต็มรูปแบบ มีความจำเป็นต้องแก้ไขปัญหาการทำให้กระบวนการนี้เป็นแบบอัตโนมัติจนกว่าบุคลากรจะได้รับการฝึกอบรม มิฉะนั้นจะทำให้การพัฒนาสถานีย่อยดิจิทัลในรัสเซียช้าลงอย่างมากซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่พึงปรารถนาอย่างยิ่ง

รูปถ่าย: บริการสื่อมวลชนของนายกเทศมนตรีและรัฐบาลมอสโก เดนิส กริชกิน

สถานีย่อยจะจ่ายไฟฟ้าให้กับอาคารของกลุ่มนวัตกรรม รวมถึงอาคารที่อยู่อาศัยที่ตั้งอยู่ในบริเวณใกล้เคียง

PJSC MOESK ถูกสร้างขึ้นบนอาณาเขตของศูนย์กลาง Skolkovo ใกล้กับทางหลวง Mozhaiskoye โดยจะจัดหาพลังงานให้กับอาคารของกลุ่มนวัตกรรม รวมถึงอาคารที่พักอาศัยและองค์กรเชิงพาณิชย์ที่ตั้งอยู่ในบริเวณใกล้เคียง

“ใน Skolkovo เป็นครั้งแรกในรัสเซียที่มีการสร้างสถานีย่อยดิจิทัลที่เป็นนวัตกรรมใหม่ ฉันคิดว่านี่เป็นเหตุการณ์ปฏิวัติ นี่เป็นก้าวสู่อนาคตของอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้า” กล่าวเสริม เขาจำได้ว่าในเมืองหลวงมีเครือข่ายไฟฟ้ามากกว่า 100,000 กิโลเมตรและมีสถานีย่อยมากกว่า 20,000 แห่งทำงาน

“และราคาและความน่าเชื่อถือของไฟฟ้าส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับว่าเครื่องจักรขนาดใหญ่นี้จะทำงานอย่างไร สถานีย่อยจะทำงานอย่างไร เครือข่ายขนาดใหญ่จะทำงานอย่างไร” นายกเทศมนตรีกรุงมอสโกกล่าวเสริม

สถานีย่อยดิจิทัลเป็นเพียงองค์ประกอบของระบบนี้ “ต่อไปเราจะพูดถึงการสร้างเครือข่ายดิจิทัลให้กับผู้บริโภค ทั้งหมดนี้น่าจะช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานได้ประมาณร้อยละ 30 และแน่นอนว่าความน่าเชื่อถือจะดีขึ้นอย่างมาก นกนางแอ่นตัวแรกในรัสเซียปรากฏในสโกลโคโว ฉันหวังว่านกนางแอ่นนี้จะบินไปยังพื้นที่อื่นในไม่ช้า มันจะเป็นจุดเริ่มต้นของการสร้างระบบโครงข่ายไฟฟ้าขึ้นใหม่อย่างเป็นระบบ” Sergei Sobyanin เน้นย้ำ

สถานีไฟฟ้าย่อยถูกควบคุมด้วยระบบดิจิทัลโดยไม่ต้องมีบุคลากร Pavel Livinsky ผู้อำนวยการทั่วไปของ Rosseti PJSC กล่าว “การดำเนินการควบคุมทั้งหมดดำเนินการในรูปแบบการส่งข้อมูลดิจิทัล ข้อมูลทั้งหมดจะถูกสะสม ในความเป็นจริง เรากำลังพูดถึงความจริงที่ว่าสิ่งเหล่านี้เป็นองค์ประกอบของปัญญาประดิษฐ์ในการบริหารจัดการ” เขากล่าว

สไตล์ไฮเทค

กำลังการผลิตหม้อแปลงรวมของสถานีไฟฟ้าย่อยคือ 160 เมกะวัตต์ มีกำหนดการเปิดตัวในวันที่ 30 มิถุนายน สถานีไฟฟ้าย่อย Medvedevskaya ควรจะสร้างขึ้นใน 27 เดือน แต่แล้วเสร็จเร็วกว่ามากใน 18 เดือน ดังนั้นระยะเวลาการก่อสร้างจึงลดลงหนึ่งเท่าครึ่ง สถานีย่อยได้รับการออกแบบในสไตล์ไฮเทค: มันจะเข้ากันได้อย่างลงตัวกับการพัฒนา Skolkovo ในอนาคต

ผู้รับเหมาทั่วไปคือ JSC Stroytransgaz

พร้อมกับการก่อสร้างสถานีย่อยได้วางสายเคเบิลขนาด 110 กิโลโวลต์ (แนวทาง) ความยาวรวม 7.6 กิโลเมตร

ผลิตในรัสเซีย

เป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์สมัยใหม่ที่มีการติดตั้งอุปกรณ์สมัยใหม่ที่ผลิตโดยรัสเซียที่สถานีย่อย ดังนั้นจึงติดตั้งสวิตช์เกียร์หุ้มฉนวนแก๊ส (GIS) 110 กิโลโวลต์ที่ออกแบบมาเพื่อเชื่อมต่อสี่สาย นี่คือหัวใจของสถานีย่อย GIS ให้บริการรับและจำหน่ายไฟฟ้าในเครือข่ายไฟฟ้ากระแสสลับ อุปกรณ์ดังกล่าวผลิตในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กที่องค์กร Elektroapparat

ตามที่ผู้อำนวยการทั่วไปของ PJSC “MOESK” ปีเตอร์ สินยุทธ กล่าวไว้ว่า ในการสร้างสถานีไฟฟ้าย่อยแห่งใหม่ บริษัทได้คำนึงถึงปัจจัยหลายประการ ในหมู่พวกเขาคือช่วงเวลาของการว่าจ้างกำลังการผลิตใหม่แผนการพัฒนาดินแดนลักษณะเฉพาะของที่ดินที่ได้รับการจัดสรรลักษณะของที่ตั้งของการสื่อสารและอื่น ๆ

“แผนผังของสถานีย่อยเป็นปัญหาทางเทคนิคที่ซับซ้อน และตามกฎแล้ว อุปกรณ์ที่ได้พิสูจน์ตัวเองแล้วที่ไซต์อื่นจะถูกนำมาใช้ในการแก้ปัญหา ในกรณีของสถานีย่อย Medvedevskaya จะสะดวกกว่าสำหรับบริษัทในการจัดหาสวิตช์เกียร์ให้กับบริษัทต่างประเทศ เช่น Siemens เดิมทีมีการวางแผนไว้ในโครงการ อย่างไรก็ตาม ด้วยความเข้าใจถึงความเสี่ยงทั้งหมด บริษัท MOESK จึงรับหน้าที่รับผิดชอบเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ของรัสเซียสมัยใหม่ในการสั่งซื้อและติดตั้งสวิตช์เกียร์ 110 กิโลโวลต์ที่ผลิตในรัสเซีย แน่นอนว่าการตัดสินใจดังกล่าวจำเป็นต้องมีการศึกษาทางเทคนิคอย่างจริงจังและโซลูชั่นทางวิศวกรรมใหม่ ๆ แต่มิฉะนั้นองค์กรในประเทศจะไม่มีโอกาสสร้างผลิตภัณฑ์รัสเซียที่แท้จริง” Petr Sinyutin กล่าว

เป็นผลให้โรงงาน St. Petersburg Elektroapparat ได้รับประสบการณ์จริงในการผลิตและการใช้งานสวิตช์เกียร์หุ้มฉนวนก๊าซแบบสมบูรณ์

Petr Sinyutin กล่าวเสริมว่าสำหรับวิศวกรไฟฟ้า การเกิดขึ้นของสวิตช์เกียร์ในประเทศทำให้สามารถติดตั้งอุปกรณ์รัสเซียให้กับสถานีย่อยได้อย่างเต็มที่ ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงที่ราคาจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากความแตกต่างของอัตราแลกเปลี่ยนและการขาดแคลนอะไหล่

ในแง่ของคุณภาพและความน่าเชื่อถือตลอดจนเวลาในการติดตั้งสวิตช์เกียร์ของรัสเซียไม่ได้ด้อยกว่าระบบอะนาล็อกของโลก นอกจากนี้อุปกรณ์ในประเทศยังมีข้อได้เปรียบ - ต้นทุนลดลง 30 เปอร์เซ็นต์

เมื่อเข้าใจถึงความเสี่ยงของลูกค้า ผู้ผลิตจึงเพิ่มการรับประกันเป็นเวลา 15 ปี ในระหว่างนี้ผู้เชี่ยวชาญของบริษัทจะต้องมาที่สถานีย่อยเพื่อแก้ไขปัญหาเกี่ยวกับอุปกรณ์ภายใน 24 ชั่วโมง โรงงานแห่งนี้จะเพิ่มจำนวนชิ้นส่วนอะไหล่ เครื่องมือ อุปกรณ์ที่จ่ายให้กับสถานีย่อย และยังจัดคลังสินค้าสำหรับส่วนประกอบสวิตช์เกียร์ทั้งหมด

สภาพแวดล้อมดิจิทัลแบบครบวงจร

สถานีไฟฟ้าย่อยแห่งนี้ติดตั้งหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังน้ำมัน-น้ำมัน จำนวน 2 ตัว ขนาดความจุตัวละ 80 เมกะวัตต์ อุปกรณ์ควบคุมโหลดที่ติดตั้งไว้ช่วยให้คุณสามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายโดยไม่ต้องปิดหม้อแปลง ผู้ผลิต: Togliatti Transformer LLC.

นอกจากนี้สถานีย่อยยังติดตั้งสวิตช์เกียร์ 20 กิโลโวลต์สี่ส่วนสำหรับเซลล์เชิงเส้น 20 เซลล์ (ผู้ผลิต: Samara Transformer OJSC) ระบบป้องกันรีเลย์และระบบควบคุมอัตโนมัติ (ผู้ผลิต: NPP Ekra LLC) รวมถึง LED ประหยัดพลังงาน แสงสว่าง

แนวคิดของสถานีย่อยเกี่ยวข้องกับการละทิ้งระบบอะนาล็อกที่ล้าสมัยและการสร้างสภาพแวดล้อมการควบคุมและการป้องกันแบบดิจิทัลแบบครบวงจร การวินิจฉัย (การตรวจสอบออนไลน์ของหม้อแปลงไฟฟ้าและสวิตช์เกียร์) การวัด การวิเคราะห์ และการควบคุมศูนย์จ่ายจะดำเนินการในรหัสดิจิทัลโดยไม่ต้องมีบุคลากร

ในอนาคต สถานีย่อยดิจิทัลจะกลายเป็นองค์ประกอบสำคัญของสมาร์ทกริด

สิ่งอำนวยความสะดวกกริดไฟฟ้าของมอสโก

ตารางไฟฟ้าของมอสโกประกอบด้วยเครือข่ายไฟฟ้า 103.1 พันกิโลเมตรศูนย์จ่ายไฟฟ้าแรงสูง 158 แห่ง (ความจุเกิน 32.9 พันเมกะวัตต์) รวมถึงสถานีย่อยหม้อแปลงไฟฟ้าแรงดันปานกลางมากกว่า 23,000 แห่ง

พลังงานสำรองในเครือข่ายอยู่ที่ประมาณ 17 เปอร์เซ็นต์

ทิศทางหลักของการพัฒนาภาคไฟฟ้าคือการสร้างเครือข่ายที่มีแรงดันไฟฟ้า 20 กิโลโวลต์ สิ่งนี้จะช่วยเพิ่มขีดความสามารถของเครือข่ายการจัดจำหน่ายอย่างน้อยสองถึงสองเท่าครึ่งและจะรับประกันการเชื่อมต่อของผู้บริโภครายใหม่ จะได้ไม่ขาดแคลนพลังงาน

ทุกปีจะมีการเปิดตัวสถานีไฟฟ้าแรงสูงใหม่หนึ่งหรือสองแห่งและสถานีไฟฟ้าย่อยหม้อแปลงไฟฟ้าแรงดันปานกลางประมาณ 400 แห่งในเมือง

โดยรวมแล้วในปี 2555-2560 มีการแนะนำกำลังการผลิตหม้อแปลงไฟฟ้า 12,259 เมกะวัตต์ สร้างใหม่มากกว่า 2.2 กิโลเมตร และสร้างสายเคเบิลประมาณ 7.5 พันกิโลเมตร

ในปี 2561 มีการวางแผนที่จะเริ่มดำเนินการผลิตหม้อแปลงไฟฟ้าขนาด 1,305 เมกะวัตต์ รวมถึงการก่อสร้างเครือข่ายระยะทางมากกว่า 1.6 พันกิโลเมตร และการฟื้นฟูระยะทาง 261 กิโลเมตร

ระดับการสึกหรอของเครือข่ายไฟฟ้าลดลงจากร้อยละ 65.2 เป็นร้อยละ 56.3 เมื่อเทียบกับปี 2553

ปัญหาเกี่ยวกับการดำเนินโครงการร่วมของ ZAO GC Electroshield-TM Samara และ ZAO Engineering Center Energoservice เพื่อสร้างเซลล์ดิจิทัลโดยใช้สวิตช์เกียร์ SESH-70 อยู่ระหว่างการพิจารณาดิจิทัลคลองสถานีย่อย.

CJSC "ศูนย์วิศวกรรม "Energoservice", Arkhangelsk,

CJSC "GK "Electroschit"-TM Samara", Samara

ข้อได้เปรียบหลักของสถานีย่อยดิจิทัลนั้นเกี่ยวข้องกับการเพิ่มระดับของระบบอัตโนมัติผ่านการใช้การสื่อสารความเร็วสูงบนอีเธอร์เน็ตอุตสาหกรรมพร้อมรองรับเทคโนโลยีความซ้ำซ้อนและความปลอดภัย การใช้โปรโตคอลการแลกเปลี่ยนแบบรวมเมื่อรวมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะต่างๆ (IED) พร้อมระบบควบคุมกระบวนการอัตโนมัติของสถานีย่อย ความเป็นไปได้ของการดำเนินการที่เรียกว่าการเชื่อมต่อแนวนอนระหว่าง IED สำหรับการแลกเปลี่ยนแบบไม่ต่อเนื่อง (IEC 61850-8-1, ข้อความ GOOSE) และข้อมูลอะนาล็อก (IEC 61850-90-5) การจัดการเชื่อมต่อแนวนอนระหว่างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะช่วยให้คุณสร้างระบบเชื่อมต่อการปฏิบัติงานที่เชื่อถือได้ที่สถานีย่อยเพื่อให้แน่ใจว่ามีการใช้อัลกอริธึมที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับอุปกรณ์ป้องกันและระบบอัตโนมัติ ระบบควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่สถานีย่อย ฯลฯ

ข้อได้เปรียบที่สำคัญอีกประการหนึ่งของสถานีย่อยดิจิทัลคือ การลดหรือไม่มีสายทองแดงในวงจรทุติยภูมิและวงจรปฏิบัติการอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อมีการนำมาตรฐานสถานีย่อยดิจิทัลไปใช้อย่างเต็มที่ การเปลี่ยนไปใช้เทคโนโลยีการสื่อสารดิจิทัลที่สถานีย่อยจะช่วยให้สามารถตรวจสอบและวินิจฉัยการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะส่วนบุคคล เครือข่ายอุตสาหกรรม เซลล์ไฟฟ้าแรงสูง และสถานีย่อยโดยรวมได้เต็มรูปแบบ

สถานีย่อยใช้สวิตช์เกียร์ (SG) ที่มีระดับแรงดันไฟฟ้าต่างกัน การเชื่อมต่อจำนวนมากที่สุดมักเกิดขึ้นที่สวิตช์เกียร์ 6–20 kV ดังนั้นงานเร่งด่วนคือการใช้โซลูชันที่มีประสิทธิภาพและราคาไม่แพงตามมาตรฐาน IEC 61850 สำหรับสวิตช์เกียร์ 6–20 kV

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างโซลูชันสำหรับสวิตช์เกียร์ 6-20 kV จากโซลูชันสำหรับสวิตช์เกียร์แบบเปิด 110 kV ขึ้นไปนั้นเกิดจากการที่ส่วนประกอบหลักของสถานีย่อยดิจิทัลตั้งอยู่ภายในเซลล์ไฟฟ้าแรงสูง 6-20 kV ซึ่งทำให้เป็นไปได้ เพื่อลดความซับซ้อนในการใช้งานระบบสำรองของเครือข่ายอุตสาหกรรม ข้อกำหนดในการรับรอง EMC อินพุต/เอาท์พุตของข้อมูลอะนาล็อกและข้อมูลแยก ส่วนประกอบหลักของสวิตช์เกียร์ 6–20 kV รุ่นใหม่คือเซลล์ดิจิทัล

งานที่สำคัญที่สุดของโครงการร่วมของ JSC Engineering Center Energoservice และ JSC GC Elektroshchit-TM Samara นั้นเกี่ยวข้องกับการพัฒนาเซลล์ดิจิทัลโดยใช้สวิตช์เกียร์ที่สมบูรณ์ (KRU) SESH-70 (รูปที่ 1) ซึ่งมีต้นทุนเทียบเคียงกับต้นทุน SESH -70 เมื่อใช้อุปกรณ์ไมโครโปรเซสเซอร์แบบดั้งเดิมและเครือข่ายอุตสาหกรรมที่ใช้ RS-485 ในเวลาเดียวกัน สถานีย่อยที่ติดตั้งเซลล์ดิจิทัล SESH-70 จะต้องมีระดับความน่าเชื่อถือที่สูงกว่า สามารถทดสอบเซลล์ได้ทันทีหลังจากการประกอบ และให้ความสามารถในการตรวจสอบและวินิจฉัยทั้งสองส่วนประกอบของเซลล์แต่ละส่วน เช่นเดียวกับ เซลล์และสถานีย่อยโดยรวม

ข้าว. 1.สวิตช์เกียร์ที่สมบูรณ์ SESH-70

ในกระบวนการดำเนินโครงการร่วม กำลังพัฒนา 4 ตัวเลือกหลักสำหรับเซลล์ดิจิทัลที่ใช้สวิตช์เกียร์ SESH-70

ตัวเลือกที่ 1

ตัวเลือกแรกที่อยู่ระหว่างการพิจารณามีระดับความพร้อมสูงสุดสำหรับการผลิตจำนวนมาก แผนภาพบล็อกแสดงไว้ในรูปที่ 1 2.

ข้าว. 2.บล็อกไดอะแกรมของเซลล์ดิจิทัลเวอร์ชันที่ 1

ส่วนประกอบส่วนกลางของเซลล์ดิจิทัลคือตัวแปลงการวัดแบบมัลติฟังก์ชั่น ENIP-2 ซึ่งให้การวัดพารามิเตอร์โหมดระบบกำลังตามค่าราก-ค่าเฉลี่ย-กำลังสอง เช่นเดียวกับกระแสฮาร์มอนิกหลักและแรงดันไฟฟ้า ซึ่งทำหน้าที่ของ การส่งสัญญาณทางไกลและการควบคุมทางไกล, การวัดค่าไฟฟ้าทางเทคนิค, การเปลี่ยนอุปกรณ์แผงควบคุมเมื่อใช้โมดูลแสดงผล, การวัดค่าไฟฟ้าทางเทคนิค, การตรวจสอบคุณภาพไฟฟ้า

อุปกรณ์ ENIP-2 มีพอร์ตอีเทอร์เน็ตหนึ่งหรือสองพอร์ต (twisted pair 2 × 100BASE-TX หรือออปติคัล 2 × 100BASE-FX MM LC) พร้อมรองรับ IEC 61850-8-1 เป็นไปได้ทั้งการทำงานแบบอิสระของพอร์ตและการทำงานผ่านสวิตช์เครือข่ายในตัว ENIP-2 มีเซิร์ฟเวอร์ข้อความ MMS ในตัว ผู้เผยแพร่และสมาชิกของข้อความ GOOSE เพื่อใช้บล็อกและควบคุมการปฏิบัติงาน

เพื่อขยายฟังก์ชันการทำงานของ ENIP-2 จะมีการเสริมด้วยโมดูลอินพุต/เอาต์พุตแบบแยก ชุดควบคุมระยะไกลพร้อมรีเลย์ในตัว โมดูลเครือข่ายเคเบิล 6–35 kV โมดูลอินพุต/เอาท์พุตจากเซ็นเซอร์ต่างๆ ผ่านบัส 1 สาย (เซ็นเซอร์อุณหภูมิ เซ็นเซอร์ความชื้น ระบบเซ็นเซอร์ความปลอดภัย ฯลฯ) โมดูลการแสดงผลตามสัญญาณไฟ LED, LCD หน้าจอสัมผัสขาวดำและสี

ในการเปลี่ยนอุปกรณ์แผงควบคุมและตัวบ่งชี้สถานะเซลล์ มีการเสนอโซลูชันการออกแบบหลักสองแบบ (รูปที่ 3): การจัดวาง ENIP-2 และโมดูลแสดงผลอย่างน้อยหนึ่งโมดูลแยกจากกัน และการรวมกันของ ENIP-2 และโมดูลตัวบ่งชี้ไว้ในอุปกรณ์เดียวพร้อมการติดตั้ง ของอุปกรณ์แผงเข้ามาแทนที่

ข้าว. 3. ENIP-2 และโมดูลแสดงผล

ด้วยฟังก์ชันที่หลากหลาย ราคาของ ENIP-2 ร่วมกับโมดูลแสดงผลจึงเทียบได้กับราคาของทรานสดิวเซอร์วัดทางเทเลเมคานิกส์แบบมัลติฟังก์ชั่นหรืออุปกรณ์แผงมัลติฟังก์ชั่น ในกรณีของการวัดค่าไฟฟ้าทางเทคนิค ENIP-2 จะมาแทนที่มิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้า ดังนั้นการใช้ ENIP-2 จึงมีผลกระทบทางเศรษฐกิจเช่นกัน ในกรณีนี้ เป็นการผสมผสานระหว่างนวัตกรรมและผลประโยชน์ทางการเงินที่หาได้ยาก

การเชื่อมต่อการป้องกันรีเลย์และมิเตอร์ไฟฟ้ากับบัสสถานีย่อย (รูปที่ 2) ทำผ่านอุปกรณ์อินเทอร์เฟซพิเศษ - เกตเวย์ เนื่องจากปัจจุบันไม่มีอุปกรณ์ป้องกันรีเลย์และมิเตอร์ราคาไม่แพงที่รองรับ IEC 61850-8-1 การใช้เกตเวย์ควรถือเป็นวิธีแก้ปัญหาชั่วคราว ในอนาคตอันใกล้นี้คาดว่าจะมี URZA และมิเตอร์ราคาไม่แพงพร้อมการรองรับบัสสถานีย่อย ดังนั้นผู้เชี่ยวชาญจาก JSC Engineering Center Energoservice จึงเสร็จสิ้นการพัฒนาอุปกรณ์ตรวจวัดแบบมัลติฟังก์ชั่น ESM ซึ่งแตกต่างจาก ENIP-2 ที่ทำหน้าที่ของมิเตอร์ไฟฟ้าเชิงพาณิชย์

ลูกค้าจะเลือกอุปกรณ์สำหรับเครือข่ายท้องถิ่นในขั้นตอนการสั่งซื้อเซลล์ดิจิทัล วิธีแก้ปัญหาที่สมเหตุสมผลที่สุดสำหรับการติดตั้งบัสสถานีย่อยเกี่ยวข้องกับการใช้อุปกรณ์เครือข่ายที่ทำหน้าที่ของอะแดปเตอร์การสื่อสารพิเศษสำหรับเครือข่ายที่มีความซ้ำซ้อน RedBox (Redundancy Box) และสวิตช์ อุปกรณ์เครือข่ายเหล่านี้ให้การสนับสนุนโปรโตคอล HSR สำรองเครือข่ายที่ไร้รอยต่อตามมาตรฐาน IEC 62439-3 สำหรับเครือข่ายอีเธอร์เน็ตอุตสาหกรรมที่มีโทโพโลยีแบบวงแหวน หรือโปรโตคอลสำรอง PRP สำหรับเครือข่ายอุตสาหกรรมที่มีโทโพโลยีใดๆ การใช้สวิตช์ร่วมกับ RedBox ทำให้การใช้งานอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะง่ายขึ้น ในกรณีนี้ IED ที่ใช้ก็เพียงพอที่จะมีอินเทอร์เฟซเครือข่ายเดียว การเริ่มต้นการผลิตจำนวนมากของสวิตช์เหล่านี้ด้วยการใช้โปรโตคอลสำรอง HSR และ PRP บนวงจรรวมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ (FPGA, Field-Programmable Gate Array) โดย Moxa และ Kyland มีการวางแผนในช่วงครึ่งแรกของปี 2014

ในเซลล์ไฟฟ้าแรงสูง มีการใช้อินพุต/เอาท์พุตซ้ำซ้อนของสัญญาณแยก มีการใช้สายทองแดงจำนวนมาก ซึ่งทำให้ความน่าเชื่อถือลดลง สำหรับการป้องกันรีเลย์และอุปกรณ์อัตโนมัติ กลไกทางไกล อุปกรณ์แสดงสถานะเซลล์ และการจัดระเบียบอินเตอร์ล็อคในการปฏิบัติงาน ลิมิตสวิตช์แยก หน้าสัมผัสบล็อกสวิตช์ ฯลฯ

ในแบบที่แสดงไว้ในรูปที่. ตัวเลือกที่ 2 ใช้การทำซ้ำอินพุต/เอาต์พุตของสัญญาณแยกเพียงสองเท่าเท่านั้น

ตัวเลือกที่ 2

เซลล์ดิจิทัลรุ่นที่สอง (รูปที่ 4) เกี่ยวข้องกับการกำจัดความซ้ำซ้อนของอินพุตของสัญญาณแยกเพื่อทำหน้าที่ของการป้องกันรีเลย์และระบบอัตโนมัติ, กลศาสตร์ทางไกล, ลูกโซ่การปฏิบัติงาน ฯลฯ ซึ่งจะช่วยลดจำนวนสายควบคุมและเพิ่มความน่าเชื่อถือได้อย่างมาก .

ข้าว. 4.บล็อกไดอะแกรมของเซลล์ดิจิทัลเวอร์ชันที่ 2 (สถานีย่อยดิจิทัล)

บล็อกไดอะแกรมในรูป 4 ถูกสร้างขึ้นสำหรับกรณีที่จำเป็นต้องมีการวัดค่าไฟฟ้าทางเทคนิค หากจำเป็นต้องดำเนินการวัดค่าไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ มีการวางแผนที่จะใช้อุปกรณ์ตรวจวัดมัลติฟังก์ชั่น ESM แทน ENIP-2

ความแตกต่างพื้นฐานจากตัวเลือกแรกเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงวิธีการอินพุต/เอาท์พุตของสัญญาณแยก SESH-70 มีโอกาสพิเศษในการเปลี่ยนลิมิตสวิตช์โดยสมบูรณ์ ปิดกั้นหน้าสัมผัสด้วยเซ็นเซอร์แบบไม่สัมผัส และสลับไปโต้ตอบกับชุดควบคุมสวิตช์สุญญากาศด้วยสลักแม่เหล็กไฟฟ้าผ่านอินเทอร์เฟซดิจิทัล

ตัวเลือกนี้เกี่ยวข้องกับการใช้ระบบอินพุต/เอาท์พุตแบบแยกแบบกระจายตามการใช้โมดูลอินพุต/เอาต์พุตแยกแบบพิเศษ ENMV-4-XX ระบบย่อยนี้ถือได้ว่าเป็นเวอร์ชันที่ง่ายที่สุดของบัสกระบวนการสำหรับอินพุต/เอาต์พุตแบบแยกในเซลล์ดิจิทัล

โมดูลตระกูล ENMV-4-XX ได้รับการพัฒนาโดยเฉพาะสำหรับอินพุต/เอาต์พุตแบบแยกในเซลล์ SESH-70 ตระกูลนี้ประกอบด้วยอุปกรณ์ต่อไปนี้: โมดูลอินพุตข้อมูลจากเซ็นเซอร์ตำแหน่งแบบไร้สัมผัส โมดูลอินพุตข้อมูลจากหน้าสัมผัสแบบแห้ง โมดูลอินพุต/เอาท์พุตจากแอคชูเอเตอร์ โมดูลสำหรับการโต้ตอบกับชุดควบคุมสวิตช์สุญญากาศพร้อมสลักแม่เหล็ก

การใช้เซ็นเซอร์ตำแหน่งแบบไร้สัมผัสในสวิตช์เกียร์แทนสวิตช์จำกัดและหน้าสัมผัสบล็อกมีข้อดีที่ไม่อาจปฏิเสธได้ ประการแรก ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับหน้าสัมผัส "เด้ง" ความจำเป็นในการทำลายฟิล์มออกไซด์ และสายควบคุมจำนวนมากหายไป ประการที่สอง การใช้กระแสไฟในการปฏิบัติงานลดลง ความน่าเชื่อถือเพิ่มขึ้น และเป็นไปได้ที่จะให้การวินิจฉัยระบบย่อยอินพุต/เอาท์พุตข้อมูลแบบแยกส่วน

ข้อมูลถูกป้อนจากเซ็นเซอร์แบบไร้สัมผัสในโมดูล ENMV-4-BK โดยใช้ตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล (ADC) หลายช่องสัญญาณ ซึ่งช่วยให้คุณสามารถตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าตกค้างของเซ็นเซอร์และวินิจฉัยข้อผิดพลาดตามค่าของเซ็นเซอร์ และยังให้ความยืดหยุ่นเมื่อทำงานกับเซ็นเซอร์รุ่นต่างๆ สวิตช์เกียร์ที่สมบูรณ์ SESH-70 ใช้เซ็นเซอร์แบบไม่สัมผัสของซีรีส์ E2A จาก Omron เพื่อตรวจสอบตำแหน่งของส่วนประกอบสวิตช์เกียร์ รวมถึงตำแหน่งของส่วนประกอบแบบพับเก็บได้ สวิตช์ ตัวตัดการเชื่อมต่อสายดิน ประตูห้อง วาล์วป้องกันฉุกเฉิน ฯลฯ

การใช้โมดูล ENMV-4-BK ร่วมกับเซ็นเซอร์ซีรีส์ E2A สามารถลดจำนวนสายเคเบิลควบคุมในเซลล์ไฟฟ้าแรงสูงได้อย่างมาก เพิ่มความน่าเชื่อถือของสวิตช์เกียร์ และยังจัดระบบประสานที่มีประสิทธิภาพอีกด้วย

โมดูลอินพุต/เอาท์พุตแบบแยกจะอยู่ใกล้กับเซนเซอร์สัญญาณแบบแยกมากที่สุด โมดูลเชื่อมต่อกับเฮดยูนิตเพื่อเชื่อมต่อกับโปรเซสบัส USSH-D โดยใช้เครือข่าย CAN ระดับอุตสาหกรรม

ระบบอินพุต/เอาท์พุตแบบแยกที่นำเสนอซึ่งใช้เครือข่าย CAN ทางอุตสาหกรรม มีความสามารถในการวินิจฉัยทั้งตัวเครือข่ายและเซ็นเซอร์และชุดควบคุมแต่ละตัวสำหรับสวิตช์สุญญากาศ ในการใช้อินเทอร์ล็อคในการปฏิบัติงาน ลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้จะถูกจัดเตรียมไว้ในอุปกรณ์อินเทอร์เฟซ USSh-D ที่กำลังพัฒนา

ตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์ป้องกันรีเลย์และอุปกรณ์อัตโนมัติกับ USSH-D คือการเชื่อมต่อผ่านอินเทอร์เฟซดิจิทัล ซึ่งต้องมีการอัพเกรดอุปกรณ์ป้องกันรีเลย์และอุปกรณ์อัตโนมัติ ตัวเลือกระดับกลางเกี่ยวข้องกับการใช้โมดูลเพิ่มเติม ENMV‑4‑MS ซึ่งควบคุมจาก USSh-D ซึ่งจะแปลงรหัสดิจิทัลเป็นสัญญาณแยกสำหรับอุปกรณ์ป้องกันอัตโนมัติ

ตัวเลือกที่ 3

ตัวเลือกที่สามคือการใช้งานเซลล์ดิจิทัลอย่างเต็มรูปแบบ (รูปที่ 5)

ข้าว. 5.บล็อกไดอะแกรมของเซลล์ดิจิทัลเวอร์ชันที่ 3

ตัวเลือกที่สามใช้อุปกรณ์อินเทอร์เฟซบัสประมวลผล USSh-T, USSh-N, USSh-D เป็นส่วนประกอบพื้นฐานของเซลล์ดิจิทัล ทั้งหมดนี้ได้รับการพัฒนาบนพื้นฐานของตัวเชื่อมต่อบัสกระบวนการแบบอะนาล็อก ENMU และตัวเชื่อมต่อบัสกระบวนการแบบแยก ENCB การพัฒนาอุปกรณ์อินเทอร์เฟซด้วยบัสกระบวนการดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญจาก JSC Engineering Center Energoservice ตั้งแต่ปี 2554 อุปกรณ์มีโครงสร้างแบบโมดูลาร์ โมดูลหลัก: โมดูลกระแสไฟฟ้าสำหรับเชื่อมต่อกับขดลวดวัดและรีเลย์ของหม้อแปลงกระแสไฟฟ้า โมดูลแรงดันไฟฟ้า โมดูลโปรเซสเซอร์ โมดูลอินพุต/เอาท์พุตแยก โมดูลกำลัง แต่ละคนมีการปรับเปลี่ยนหลายอย่าง

ความจำเป็นในการพัฒนาการปรับเปลี่ยนโมดูลปัจจุบันและโมดูลแรงดันไฟฟ้าต่าง ๆ นั้นสัมพันธ์กับการใช้งานอุปกรณ์อินเทอร์เฟซ (MU, Merging Unit) ตัวอย่างเช่นเมื่อใช้เซ็นเซอร์กระแสแบบออปติคัลหรือเซ็นเซอร์กระแสโดยใช้ Rogowski torus เซ็นเซอร์แรงดันไฟฟ้าแบบ capacitive หรือตัวต้านทาน และด้วยการใช้อินเทอร์เฟซอุปกรณ์ชนิดพิเศษ - SAMU (Stand-Alone Merging Unit) ซึ่งเชื่อมต่อกับหม้อแปลงกระแสและแรงดันไฟฟ้าแบบดั้งเดิม

หากใช้ ENMU เป็น SAMU ดังนั้นเมื่อกำหนดค่าโหมดการทำงานที่เป็นไปได้ต่อไปนี้จะถูกตั้งค่า: การก่อตัวของสตรีมข้อมูลที่แยกหรือรวมจากรีเลย์และการวัดขดลวดของหม้อแปลงกระแสสำหรับค่าตัวอย่างและสำหรับการวัดเวกเตอร์ การปรับเปลี่ยนล่าสุดของ ENMU ให้การส่งค่าตัวอย่างสามสตรีมพร้อมกัน (sv256, sv80M, sv80P) และมีการใช้โปรโตคอลการจอง PRP (IEC 62439-3)

ข้อต่อบัสกระบวนการ ENMU ไม่เพียงแต่ได้รับการพัฒนาเพื่อใช้ในระบบสวิตช์เกียร์ 110 kV ขึ้นไปเท่านั้น ขนาดและน้ำหนักโดยรวมของอุปกรณ์ ENMU ช่วยให้สามารถติดตั้งในช่องรีเลย์ของเซลล์ไฟฟ้าแรงสูง 6-20 kV สำหรับเซลล์ดิจิทัล SESH-70 อุปกรณ์อะนาล็อกและแบบแยกเฉพาะสำหรับการเชื่อมต่อกับบัสกระบวนการกำลังได้รับการพัฒนาโดยใช้โมดูลสำเร็จรูป

ควรสังเกตว่าในเซลล์ดิจิทัล คุณสามารถใช้ทั้งอุปกรณ์อะนาล็อกแบบรวมสำหรับการเชื่อมต่อกับบัสกระบวนการ (USSh) และอุปกรณ์ปัจจุบันสำหรับการเชื่อมต่อกับบัสกระบวนการ (USSh-T) เช่นเดียวกับอุปกรณ์ สำหรับอินเทอร์เฟซแรงดันไฟฟ้ากับบัสกระบวนการ (USSH-N)

ตัวเลือกที่สามจัดเตรียมบัสกระบวนการภายในโดยใช้โทโพโลยีแบบจุดต่อจุดและบัสกระบวนการภายนอก ซึ่งเป็นข้อมูลที่ถูกสร้างขึ้นโดยตัวควบคุมเบย์โดยการรวมสตรีมข้อมูลจาก USSh-T, USSh-N และอุปกรณ์อินเทอร์เฟซบัสกระบวนการ พร้อมเซนเซอร์ USSh-D แบบแยกส่วน การรวมข้อมูลสามารถทำได้โดยการรวมค่ากระแสและแรงดันไฟฟ้าที่สุ่มตัวอย่าง หรือโดยการรวมค่ากระแสและแรงดันไฟฟ้าที่สุ่มตัวอย่างเข้ากับข้อความ GOOSE

หากจำเป็นต้องขยายฟังก์ชันการทำงานของการป้องกันและระบบอัตโนมัติในพื้นที่ อุปกรณ์ป้องกันรีเลย์เพิ่มเติมสามารถเชื่อมต่อผ่านรูปแบบจุดต่อจุดได้ ในการใช้การป้องกันรีเลย์และอุปกรณ์อัตโนมัติอื่นๆ (การป้องกันรีเลย์แบบรวมศูนย์และอุปกรณ์อัตโนมัติ การป้องกันส่วนต่างของสาย รถเมล์ กิจวัตรแบบรวมศูนย์ และอุปกรณ์อัตโนมัติฉุกเฉิน) จำเป็นต้องเชื่อมต่อตัวควบคุมการเชื่อมต่อกับบัสกระบวนการสวิตช์เกียร์ 6-20 kV ผ่าน สวิตช์. หนึ่งในตัวเลือกที่เป็นไปได้คือการใช้อุปกรณ์เครือข่ายที่ทำหน้าที่ของอะแดปเตอร์การสื่อสารพิเศษสำหรับเครือข่ายที่มีความซ้ำซ้อน RedBox (กล่องซ้ำซ้อน) และสวิตช์ที่รองรับโปรโตคอลสำรอง HSR หรือ PRP มีการกล่าวถึงอุปกรณ์เครือข่ายที่ระบุเมื่ออธิบายเซลล์ดิจิทัลเวอร์ชันแรก

ในตัวเลือกที่พิจารณาให้ถือว่าใช้อุปกรณ์ ESM มัลติฟังก์ชั่น (รูปที่ 6) ซึ่งแตกต่างจาก ENIP-2 ที่ทำหน้าที่เพิ่มเติมของมิเตอร์ไฟฟ้าเชิงพาณิชย์อุปกรณ์สำหรับการวัดตัวบ่งชี้คุณภาพไฟฟ้าและการวัดเวกเตอร์แบบซิงโครไนซ์ อุปกรณ์. ผู้เชี่ยวชาญของ ZAO Engineering Center Energoservice กำลังพัฒนาการแก้ไข ESM หลักสองประการ: ด้วยอินพุตอะนาล็อกและอินพุตดิจิทัลตามมาตรฐาน IEC 61850-9-2

วันนี้มีการพูดคุยกันมากมายเกี่ยวกับเทคโนโลยี “Digital Substation” หัวข้อนี้ครั้งหนึ่งได้รับการพัฒนาในรัสเซียภายใต้การอุปถัมภ์ของ FGC UES สำหรับสถานีย่อยขนาดใหญ่สำหรับคลาสไฟฟ้าแรงสูงพิเศษ (220 kV ขึ้นไป) แต่ตอนนี้สามารถพบได้ในสิ่งอำนวยความสะดวกที่เรียบง่ายกว่านี้ ยิ่งไปกว่านั้น ขั้นสูงที่สุดในแง่ของการใช้เทคโนโลยีดิจิทัลคือสถานีย่อย 110 kV ทดลองหลายแห่ง เช่น สถานีย่อย Olimpiyskaya ใน Tyumenenergo ส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากความพยายามที่จะลดต้นทุนของสถานที่ทดสอบ และอีกส่วนหนึ่งเป็นความพยายามที่จะลดความเสียหายจากการทำงานผิดพลาดของอุปกรณ์ใหม่ในระบบไฟฟ้าจริง

ในขณะเดียวกันก็ไม่ชัดเจนเสมอไปว่าสถานีย่อยใดที่ถือเป็นดิจิทัลโดยสมบูรณ์? การเปิดตัวเทคโนโลยีดิจิทัลในภาคพลังงานเริ่มต้นเมื่อ 20 กว่าปีที่แล้วด้วยการมาถึงของหน่วยป้องกันรีเลย์และระบบอัตโนมัติที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์ตัวแรก ซึ่งมีความสามารถในการรวมเข้ากับระบบควบคุมอัตโนมัติผ่านช่องทางการสื่อสารดิจิทัล

แต่ทุกวันนี้สถานีย่อยดิจิทัลมักจะหมายถึงวัตถุที่แตกต่างออกไปเล็กน้อย

ด้วยการเปิดตัวมาตรฐานการออกแบบทางเทคโนโลยีที่แก้ไขเพิ่มเติมในปีนี้สำหรับสถานีย่อย FSK 35-750 kV (ลงวันที่ 25/08/2017) ปัญหานี้จึงสามารถจัดการได้อย่างละเอียดยิ่งขึ้น ฉันคิดว่าบทความนี้จะมีประโยชน์ไม่เพียง แต่สำหรับผู้ที่สนใจเทคโนโลยีการสื่อสารเท่านั้น แต่ยังรวมถึงผู้ดำเนินการรีเลย์ทั่วไปด้วยซึ่งหลายคนจะต้องจัดการกับวัตถุที่คล้ายกันในอนาคต

เริ่มต้นด้วยคำจำกัดความของ NTP FSK 2017 (ต่อไปนี้จะตัดตอนมาจากเอกสารพร้อมคำอธิบาย)

ดังที่เราเห็นตามตำแหน่งของ FSK เฉพาะสถานีย่อยที่ใช้อุปกรณ์ที่รองรับมาตรฐาน IEC-61850 เท่านั้นที่เป็นดิจิทัล

เป็นที่น่าสังเกตว่าเดิมทีมาตรฐาน IEC-61850 ได้รับการพัฒนาเพื่อการทำงานภายในสถานีย่อยเดียว ดังนั้นข้อมูลจึงถูกส่งไปยังศูนย์ควบคุมโดยใช้โปรโตคอลอื่น (โดยปกติคือ IEC-60870-5-104) ซึ่งเห็นได้ชัดว่าไม่ขัดแย้งกับคำว่า “ สถานีย่อยดิจิทัล”

คำจำกัดความที่สำคัญที่สุดในความคิดของฉันคือ เนื่องจากมีข้อกำหนดในการใช้ CT แบบออปติคอลและ VT อิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ทันสมัยที่สุดจากชุด IEC-61850 (SV) ปรากฎว่าหากสถานีย่อยไม่มีองค์ประกอบเหล่านี้ก็ไม่สามารถถือเป็นดิจิทัลได้ ดังนั้นในรัสเซียยังไม่มีสถานีย่อยดิจิทัลเพียงแห่งเดียวเนื่องจาก OTT และ ETN ที่มีอยู่ทั้งหมดเชื่อมต่อกับการป้องกันรีเลย์ที่ทำงานบนสัญญาณเท่านั้น (ตัวอย่างเช่นไซต์ทดสอบดิจิทัล RusHydro ที่สถานีไฟฟ้าพลังน้ำ Nizhny Novgorod)

ดังนั้น Digital Substation จึงเป็นเทคโนโลยีแห่งอนาคต

วิธีการเดียวกัน. อุปกรณ์ทั้งหมดต้องรองรับการสื่อสารตามมาตรฐาน IEC-61850-8-1 (MMS, GOOSE) เทคโนโลยี MMS มีไว้สำหรับการแลกเปลี่ยนกับอุปกรณ์ระดับบน (จนถึงเซิร์ฟเวอร์ ACS ของสถานีย่อยเฉพาะ) และเทคโนโลยี GOOSE มีไว้สำหรับการแลกเปลี่ยนในแนวนอนระหว่างเทอร์มินัลการป้องกันรีเลย์และตัวควบคุมเบย์ ดังนั้นอินพุตและรีเลย์ดิจิทัลที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์จึงควรเป็นเรื่องของอดีต ข่าวดีสำหรับผู้ที่เบื่อกับการยืดขั้ว

แต่นี่เป็นข่าวที่น่าสนใจมากสำหรับนักออกแบบ - ตอนนี้ไม่เพียงแต่จำเป็นในการสร้างเท่านั้น แต่ยังต้องออกแบบสถานีย่อยดิจิทัลตามมาตรฐาน IEC-61850 ด้วย

โดยพื้นฐานแล้ว หมายความว่าคุณไม่ควรออกแบบบนกระดาษหรือใน AutoCAD แล้วจึงถ่ายโอนไปยังกระดาษในภายหลัง แต่ต้องออกแบบทันทีในรูปแบบดิจิทัล เหล่านั้น. เป็นผลให้ผู้ออกแบบควรได้รับงานสำเร็จรูปสำหรับการตั้งค่าการป้องกันการถ่ายทอดและระบบควบคุมอัตโนมัติในรูปแบบดิจิทัล (ไฟล์ในรูปแบบภาษาคำอธิบาย SCL) วิธีนี้จะช่วยลดเวลาการตั้งค่าลงอย่างมาก แต่อาจเพิ่มเวลาการออกแบบ เพื่อให้แน่ใจว่าเวลาในการพัฒนาโครงการไม่เพิ่มขึ้น จำเป็นต้องสร้างโครงการมาตรฐานสำหรับการเชื่อมต่อสถานีย่อยแต่ละแห่ง นี่คือสิ่งที่ FGC UES กำลังทำอยู่ในปัจจุบันโดยเป็นส่วนหนึ่งของการพัฒนาโปรไฟล์ระดับชาติ IEC-61850

อีกประเด็นหนึ่ง - ตอนนี้เพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานของระบบป้องกันรีเลย์คุณต้องคำนวณพารามิเตอร์ของเครือข่ายท้องถิ่น (LAN) เหล่านั้น. การป้องกันรีเลย์และระบบอัตโนมัติจะกำจัดวงจรแยก แต่จะขึ้นอยู่กับเครือข่ายการสื่อสารของสถานีย่อย

ฟังก์ชั่นทั้งหมดของการป้องกันรีเลย์และระบบควบคุมอัตโนมัติที่สถานีย่อยจะได้รับมาตรฐานอย่างเคร่งครัดและใช้งานบนชุดของโหนดลอจิคัล อ่านย่อหน้าด้านบนอีกครั้ง - ฉันคิดว่าความต้องการโปรแกรมเมอร์และผู้เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีสารสนเทศจะเริ่มเติบโตในภาคพลังงานในไม่ช้า) คุณเป็นอย่างไรบ้างกับภาษาอังกฤษและการคิดเชิงนามธรรม?

ตอนนี้คุณจะต้องตรวจสอบความปลอดภัยของข้อมูลของสถานีย่อยอย่างระมัดระวัง การกำหนดมาตรฐานมีข้อเสียเนื่องจากมีการเขียนไวรัสและมัลแวร์อื่นๆ สำหรับระบบปฏิบัติการยอดนิยม